摘要:軟弱地基是在工程中經常遇到的問題,在設計中往往不能考慮的很具體,這就要靠現場的施工單位和監理工程師共同去解決,首先要深入了解地基的基本情況,針對76省道溫嶺太平至玉環漩門一級公路一處軟土地基性質及分布范圍,分析粉噴樁治理軟土地基的作用機理,并進行比較分析,在此基礎上,結合公路路基的整體設計要求,來選定處理方法。認為粉噴樁是能適用本段軟土路基工程特點的一種處治辦法。
　　關鍵詞：高等級公路，軟土地基，處理，施工技術
　　1工程概況
　　76省道溫嶺太平至玉環漩門一級公路B標工程路基填方段原地形地貌為三面環山中間夾一狹長農田，路堤覆蓋整個農田地基，地下水位高———常水位BM16.486m，與現地面標高同。經現場探坑、觸探并進行土樣分析，發現本段地基土屬飽和性黏土、含水量為36.6%，此種土層最小層厚為8.5m，地基承載力在20kPa～69kPa之間，且為不均勻分布。該段路基填方最大填土高度為6m，設計要求清除表層軟土0.5m并換填碎石土。根據以上地質情況，按原設計方案施工不能滿足路基設計要求。為避免路基產生長期不均勻沉降，保證本段路基填土質量，針對該段軟土性質及施工總工期要求，提出合理的地基處理措施，以滿足設計要求。
　　2施工技術方案
　　根據以往軟土地基處理的施工經驗，對加固土樁處治地基法進行理論分析結合本標段工程特點，選擇粉噴樁處理軟土路基的施工處治方法。
　　2.1粉噴樁處理軟土路基的作用機理
　　粉噴樁處理軟土地基法是用于加固飽和黏性土地基的一種新方法，它是利用水泥(或石灰)等材料作為固化劑，通過特制的攪拌機械，在地基深處就地將軟土和固化劑(粉體)強制攪拌由固化劑和軟土間所產生的一系列物理-化學反應，使軟土硬結成具有整體性、水穩性和一定強度的水泥加固土，從而提高地基強度和增大變形模量。
　　由于粉體噴射攪拌法(粉噴樁法)采用粉體作為固化劑，不再向地基中注入附加水分，反而能充分吸收周圍軟土中的水分，因此加固后地基的初期強度高。用水泥加固軟土時，水泥顆粒表面的礦物很快與軟土中的水發生水解和水化反應，生成氫氧化鈣、含水硅酸鈣、含水鋁酸鈣及含水鐵酸鈣等化合物。
　　當水泥的各種水化物生成后，有的自身繼續硬化，形成水泥骨架;有的則與周圍具有一定活性的粘土顆粒發生反應，使較小的土顆粒形成較大的土團粒，并由于水泥水化生成的凝膠粒子能產生很大的表面能，形成堅固的聯合，從而使水泥土的強度大大提高。隨著水泥水化反應的深入，溶液析出大量的鈣離子，當其數量超過離子交換的需要后，在大堿性環境中，能使組成黏土礦物的氧化物一部分或大部分與鈣離子進行化學反應，逐漸生成不溶于水的穩定結晶化合物增大水泥土的強度。
　　從水泥土的加固機理分析，由于攪拌機械的切削作用，實際上不可避免的會留下一些未被粉碎的大小土團，在拌入水泥后將出現水泥漿包裹土團的現象，而土團間的大孔隙基本上已被水泥顆粒添滿。所以，加固后的水泥土中形成一些水泥較多的微區，而在大小團內部則沒有水泥，只有經過較長時間，土團內的土顆粒在水泥水解產物滲透作用下，才能逐漸改變其性質，因此在水泥土中產生強度較大的和水穩性較好的水泥土區和強度較低的土塊區。兩者在空間上相互交替，形成一種獨特的水泥土結構，因此，攪拌越充分，土塊被粉碎的越小，水泥分布到土中越均勻，則水泥土結構強度的離散性越小，總體強度也越高。從粉噴樁處治軟土作用基理來看，并結合本標段軟土地基性質、分布范圍及工程工期要求，采用粉噴樁處治方案較為適宜。
　　2.2粉噴樁加固地基
　　按設計文件要求，填土地基承載力達到100kPa;按復合地基理論并結合以往施工經驗確定粉噴樁施工具體參數。
　　復合地基承載力的確定:fspk=mRkd/Ap十β(l-m)fsk)式中，fspk為復合地基承載力標準值，取150kPa；m為面積置換；Ap為樁的截面積；fsk為樁間天然地基土承載力標準值；β為樁間土承載力折減系數β=0.4；Rkd為單樁豎向承載力，按工地試驗室試配。
　　結合以往施工經驗確定如下施工具體參數：樁位按正方形布置；樁徑:φ=50cm；間距：a=l.5m；樁長l1=10m；l2=8m。墊層:樁頂施作砂墊層，墊層層厚0.5m。
　　3噴粉攪拌樁施工工藝
　　3.1基本原理
　　噴粉攪拌樁的原理是通過水泥水解、水化反應所生成的水泥水化物與土顆粒發生離子交換、團粒化作用、碳酸化反應以及硬凝反應等一系列物理———化學作用，形成具有一定強度和水穩定性的水泥加固土。
　　水泥加固土的強度取決于被加固土的性質(含水量、有機質含量及燒失量等)和加固所使用的水泥品種、標號、摻入量以及外加劑等。加固土的抗壓強度隨著水泥摻入量的增加而增大，其強度標準值宜取試塊90d齡期的無側限抗壓強度，一般可達500kPa～3000kPa。
　　3.2關鍵施工工藝
　　(1)關鍵技術
　　關鍵技術是噴粉，即將粉體成樁固化劑（本工程為水泥干粉）用壓縮空氣輸送到鉆頭并射到土層中去。噴粉直接關系著成樁的質量。噴粉操作一般在噴氣操作后進行，其操作程序是：開通噴粉球閥和蝶閥、關閉噴氣閥，按下無級變速器電機啟動按鈕，使旋轉供料器運料到噴射管，噴入土層。以上操作要求迅速連貫，一氣呵成。
　　(2)操作要點
　　①機身調平以鉆桿是否垂直為依據，實際操作時在機身設置激光對中儀進行控制。
　　②噴粉或噴氣時，當氣壓達到0.45MPa時，管路可能堵塞，此時應停止噴粉，將鉆頭提升至地面，切斷空壓機電源，停止送氣。查明堵塞原因，予以排除。
　　③鉆頭鉆至設計深度，應有一定的滯留時間以保證加固水泥干粉到達樁底。一般在開工前通過觀察確定滯留時間。當用30m送料管時，滯留時間為2min～4min。
　　④整個制樁過程一定要保證邊噴粉、邊提升連續作業。在空氣濕度大、粉體流動性差、噴氣壓力大、單位樁長噴粉量大時，應開通灰罐進氣球閥，以對罐料加壓。如出現斷粉，應及時補噴。補噴重疊長度不能小于0.5m。
　　⑤粉噴樁攪拌下沉時盡量不用水沖下沉。當遇較硬土層下沉太慢時，方可適量沖水。采用水沖下沉時，噴粉提升前，必須將噴粉管內的水排凈，同時，還應考慮沖水成樁時對樁強度的影響（士層含水量增加10%，水泥土的強度降低10%～15%）。
　　⑥樁頂設計標高與地面標高接近時，地面以下1m范圍內噴粉、攪拌、提升宜用慢速，當噴粉即將出地面時，宜停止提升，攪拌數秒鐘，以保證樁頭均勻密實。
　　⑦噴粉開始時，應將電子秤顯示屏歸零，使噴粉過程在電子計量顯示下進行。噴粉攪拌時，記錄人員應隨時觀察電子秤的變化顯示，以保證各段（通常以lm為一個單位）噴粉均勻。
　　⑧粉體固化劑入罐時必須過篩，以保證入罐固化劑粒徑最大不超過0.5cm，沒有紙屑、石塊等雜物。水泥采用425R普通硅酸鹽水泥，摻入比為15%。
　　3.3施工注意事項
　　(1)對將要進行噴粉攪拌樁施工的場地事先加以平整。徹底清除地上、地下和空中的一切障礙。場地低洼時，應回填黏性土料，不得回填雜填土。如果地表過軟時，應采取防止施工機械失穩的措施。在邊坡附近施工時，則應考慮施工對邊坡的影響，并要采取確保邊坡穩定的措施。
　　(2)施工中實際使用的固結劑和外摻劑，要經過加固土室內試驗的檢驗后方能使用。固化劑需嚴格按照預定的配比拌制。水泥倒入集料斗時應加篩過濾，以免水泥內的雜物損壞空壓機。空壓機輸送水泥必須連續，一且因故中止，要立即通知操機工，嚴防斷樁。
　　(3)為保證噴粉攪拌樁樁位的準確度和垂直度，需使用定位卡，并注意起吊設備的平整度和導向架對地面的垂直度。樁機鉆至設計孔深時，應用低速慢轉，鉆機原位鉆動1min～2min后再開始送料，以免下部形成空樁，加大路基后期沉降。
　　(4)在確定加固料已噴至孔底時，按0.5m/min的速度反轉提升，當提升到設計停灰標高即地面以下0.5m后，應慢速原地攪拌l2min。
　　(5)各類管線接頭必須接好扎牢。控制攪拌機的電器設備要加設防雨措施，嚴防漏電事故發生。輸灰管道必須定時沖洗，以防輸灰管堵塞。
　　(6)為保證樁頂部攪拌均勻，樁上部3m應復攪，其速度控制在0.8m/min。如第一次噴粉段不能滿足設計要求，應進行復噴。
　　(7)噴粉樁機設有自動計量裝置，包括指示壓力、噴粉速度和噴粉量，以保證粉噴樁樁身質量。
　　(8)由于爆管、停灰、堵管等現象造成斷樁現象，應進行接樁，其搭接長度不得小于1m。
　　4結論
　　測試組對軟土路基加固工程進行了靜載試驗工作。靜載試驗采用堆載法，加載用慢速維持荷載法。現場測試順利，結論如下：
　　(1)單樁豎向承載力極限值不小于120kPa，滿足工程設計要求。
　　(2)復合地基：各Q～S曲線均較為平穩，S～lgt曲線尾部沒有出現向下彎曲。各試點荷載板面積復合地基豎向極限承載力不小于400kPa，復合地基豎向極限承載力不小于220kPa，滿足工程設計要求。
　　軟基處理的各種方法均有針對性,適用范圍以及局限性,我國幅員遼闊,各地軟土的物理力學性質,化學成分差別很大,因此必須選擇適合于實際情況的軟基處理方法,并將兩種或兩種以上的方法綜合運用,才能取得理想的處置效果。在高等級公路施工中,軟基處理是基礎中的基礎工作,只有對軟基處理工作精心組織,認真施工操作,嚴把質量關,才能達到預期目的,從而為保證高等級公路和施工質量打下堅實的基礎。